• Ngay từ khi xuất hiện sự sống, trong sự đấu tranh của các loài sinh vật thì bệnh tật đã xuất hiện. Đặc biệt là sự ký sinh của các loài vi sinh vật tới các động vật bậc cao đã gây ra những bệnh tật hiểm nghèo tạo ra những nạn dịch thảm khốc và cướp đi nhiều sinh mạng. Để giành giật sự sống con người đã tìm mọi biện pháp nhằm hạn chế tác động có hại đó của các đối tượng gây bệnh. Vacxin được coi là một tiến bộ y học quan trọng nhất của thế kỷ XX . Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của công nghệ sinh học con người đã tìm ra được vũ khí hữu hiệu để bảo vệ chính mình với số lượng nhiều, an toàn và nhanh chóng. Để hiểu rõ hơn vấn đề này, chúng em tiến hành tìm hiểu đề tài: Vaccin.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG g ĐỀ TÀI GVHD: PHẠM VĂN TUẤN LỚP: 01 ĐHSH1 – NHÓM: SVTH : Nguyễn Thị Hồng Ngọc Trần Thị Thùy Nguyễn Phú Cường Lê Anh Duy Nguyễn Thị Ngọc Hà Tp.HCM 12/2012 Page Lý chọn đề tài • Ngay từ xuất sống, đấu tranh lồi sinh vật bệnh tật xuất Đặc biệt ký sinh loài vi sinh vật tới động vật bậc cao gây bệnh tật hiểm nghèo tạo nạn dịch thảm khốc cướp nhiều sinh mạng Để giành giật sống người tìm biện pháp nhằm hạn chế tác động có hại đối tượng gây bệnh Vacxin coi tiến y học quan trọng kỷ XX Ngày với phát triển không ngừng công nghệ sinh học người tìm vũ khí hữu hiệu để bảo vệ với số lượng nhiều, an tồn nhanh chóng Để hiểu rõ vấn đề này, chúng em tiến hành tìm hiểu đề tài: Vaccin Page MỤC LỤC A Tổng quan vacxin Khái niệm nguyên lý Đặc tính .8 Thành phần .10 Phân loại 15 Công nghệ sản xuất vaccin .23 B Giới thiệu qui trình sản xuất vacxin 25 C Kết luận Page A TỔNG QUAN VỀ VACXIN Khái niệm nguyên lý hoạt động vaccin a) Lịch sử phát triển Từ xa xưa, người nhận thấy có bệnh truyền nhiễm gặp số loài động vật vụ dịch có cá thể mắc nặng, có cá thể mắc nhẹ Mặt khác, có bệnh sau bị bệnh qua khỏi vĩnh viễn không bị mắc lại, tức người biết tới mà ngày gọi miễn dịch Đối với bệnh truyền nhiễm nguy hiểm, người có q trình đấu tranh phịng chống để giành giật lấy sống Bước ngoặt lịch sử phòng chống bệnh đậu mùa đánh dấu vào năm 1798 Lúc này, bệnh đậu mùa lan rộng khắp châu Âu làm chết nhiều người châu Âu có câu ngạn ngữ : “Tình u bệnh đậu mùa khơng trừ ai” Tại vùng Gloucestershive thuộc vương quốc Anh Một bác sĩ thú y tên Edward Jenner quan sát thấy phụ nữ vắt sữa bị khơng mắc bệnh đậu mùa Từ quan sát thực tế với trình độ hiểu biết, năm 1776 ông tiến hành thử nghiệm cách thận trọng có nguyên tắc cách gây miễn dịch chủ động cho bé trai tuổi với dịch chứa virus đậu bò sau th thách với bệnh đậu mùa, kết bé trai không mắc bệnh đậu mùa Từ kết này, năm 1776 Jenner mở rộng áp dụng phương pháp phịng bệnh đó, năm 1798 Jenner xuất sách phòng bệnh đậu mùa từ chế phẩm đậu bò Đây phát minh quan trọng phát triển miễn dịch học, tức mở đầu cho nghiên cứu khả phòng vệ đặc hiệu thể chống lại tác nhân gây bệnh Để ghi nhận kiện này, năm 1885 Louis Pasteur (người Pháp), nhà khoa học đứng hàng đầu giới lĩnh vực vi sinh vật đề nghị dùng từ “vacxin” để gọi tất chế phẩm sinh học có ngun lý phịng bệnh nhằm tỏ lịng tơn kính Edward Jenner Thuật ngữ bắt nguồn từ ngơn từ “vaccinia” (tên virus đậu bị) Cuối kỷ 19, nhiều vi khuẩn nguyên nhân gây bệnh truyền nhiễm người động vật phát vi khuẩn thương hàn, bạch hầu, nhiệt thán, lao… Người ta xây dựng phịng thí nghiệm ni cấy khiết vi khuẩn mở đường cho phát triển vacxin Louis Pasteur, sở phát Jenner nghiên c ứu tạo vacxin phòng Page bệnh cho người động vật Lần đầu tiên, nhà khoa học phát tượng giảm độc lực vi khuẩn tạo giống vi khuẩn nhiệt thán giảm độc dùng để chế vacxin Tháng năm 1981, Pasteur đồng nghiệp Emin Roux, Charles Chamberland tiến hành thí nghiệm lịch sử Ponilly - le - Fort vacxin cừu Kết cừu tiêm vacxin không m ắc bệnh thử thách vi khuẩn cường độc Phát triển ý tưởng Pasteur, Haffkine chế vacxin nhược độc phòng bệnh tả Calmette - Guerin chế tạo thành công vacxin BCG Năm 1896, Wilhelm Kolle làm bất hoạt vi khuẩn tả nhiệt để gây miễn dịch Cũng năm đó, Richard Pofeiffer làm bất hoạt vi khuẩn thương hàn nhiệt bảo quản phenol để chế vacxin, đến năm 1915, vacxin thương hàn vô hoạt dùng cho binh lính châu Âu châu Mỹ Như vậy, nhà khoa học đưa nguyên lý sử dụng vi khuẩn toàn tế bào bất hoạt để gây miễn dịch Vào năm 20 kỷ XX, Max Theiler phát chủng virus sốt vàng không độc cách cấy chuyển nhiều lần virus độc mô phôi gà, ông tạo chủng virus vacxin nhược độc có ký hiệu 17D để sản xuất vacxin phòng bệnh sốt vàng Sau đó, hàng loạt vacxin chế tạo từ chủng virus gây nhược độc nhân tạo đời vacxin bại liệt, vacxin quai bị Năm 1890, Behring Kitasato phát nuôi cấy vi khuẩn bạch hầu uốn ván môi trường lỏng, loài vi khuẩn tiết ngoại độc tố vào môi trường Sau xử lý focmon, độc tố bị giải độc giữ tính kháng nguyên để kích thích thể động vật sinh miễn dịch Độc tố độc lực gọi giải độc tố (anatoxin) dùng để chế vacxin Phát sở để chế tạo vacxin đơn vị (Subunit) Đến nay, tiến kỹ thuật gen không ảnh hưởng đến thiết kế vacxin đơn vị mà áp dụng lĩnh vực đặc biệt khác: - Làm đoạn biến dị gen để tạo chủng vi khuẩn, virus khơng độc để chế tạo vacxin Ví dụ:vacxin Aujeski Tạo vector mang gen chi phối sinh sản kháng nguyên tái tổ hợp, cytokine tái tổ hợp để tạo vacxin tái tổ hợp có vector dẫn truyền Thúc đẩy đời vacxin ADN dạng plasmid với gen khởi động (promotor) thích hợp Page Tóm lại, lịch sử phát triển vacxin chia thành giai đoạn lớn: - Giai đoạn Jenner (từ 1796): Sử dụng virus nguyên độc để gây miễn dịch cho - người Giai đoạn Pasteur (1860 - 1990): Sử dụng mầm bệnh nhược độc tế bào vi khuẩn toàn vẹn vô hoạt để chế tạo vacxin - Giai đoạn vacxin ADN (từ 1996): đánh dấu giai đoạn cách mạng vacxin, có nhiều hướng để tạo vi khuẩn hệ mới, đại có hiệu Hiện nay, danh pháp vacxin gồm từ ghép : - Từ đầu: Từ sau: vacxin tên bệnh Vacxin đời làm cơng phịng chống bệnh truyền nhiễm ngày có hiệu quả, có nhiều bệnh truyền nhiễm nguy hiểm người động vật khống chế bước loại trừ Năm 1977, trường hợp đậu mùa cuối người giới Ali Maow Maalin, người Somalia Năm 1979, Tổ chức Y tế giới (WHO) công bố loại trừ hoàn toàn bệnh đậu mùa toàn giới Năm 1987, kỷ niệm 10 năm toán bệnh đậu mùa.Maalin, người Somalia, Năm 2000, Bộ Y tế Việt Nam tuyên bố loại trừ bệnh bại liệt Việt Nam Trong lĩnh vực thú y, bệnh dịch tả trâu bị tốn Vacxin coi thành tựu vĩ đại y học đại Công tác tiêm chủng thực tất quốc gia thực trở thành chắn để phòng chống nhiều bệnh truyền nhiễm người động vật Tuy nhiên, nhiều bệnh truyền nhiễm hiểm nghèo vi sinh vật, đặc biệt virus gây chưa tìm vacxin dự phòng Hiện nay, việc nghiên cứu để cải tạo vacxin có, chế tạo vacxin mục tiêu phấn đấu nhà khoa học b) Khái niệm Theo quan điểm trước đây, vacxin chế phẩm sinh học chứa mầm Page bệnh kháng nguyên mầm bệnh gây bệnh truyền nhiễm cần phịng (nếu mầm bệnh phải giết làm nhược độc yếu tố vật lý, hóa học sinh vật học) Khi sử dụng cho động vật, vacxin tạo đáp ứng miễn dịch chủ động giúp động vật chống lại xâm nhiễm mầm bệnh tương ứng Ngày nay, khái niệm vacxin có thay đổi Nó khơng cịn chế phẩm từ vi sinh vật ký sinh trùng dùng để phòng bệnh mà cònđư ợc làm từ vật liệu sinh học khác (không vi sinh vật) dùng với mục đích khơng phịng b ệnh Ví dụ: vacxin chống khối u làm từ tế bào sinh khối u, vacxin chống thụ thai làm từ receptor trứng … Nhưng dù vacxin chế tạo từ vật liệu dùng với mục đích thành phần bắt buộc phải có vacxin kháng nguyên đưa vào thể động vật, kháng nguyên gây đáp ứng miễn dịch Như vậy, vacxin hiểu với khái niệm rộng hơn: Vacxin chế phẩm sinh học chứa kháng nguyên tạo cho thể đáp ứng miễn dịch dùng với mục đích phịng bệnh với mục đích khác c) Nguyên lý Vacxin tạo thể sống đáp ứng miễn dịch Hệ thống miễn dịch thể hoạt động, sinh kháng thể dịch thể đặc hiệu kháng thể tế bào chống lại nhóm định kháng nguyên yếu tố gây bệnh, thể sử dụng vacxin xuất trạng thái miễn dịch thu chủ động nhân tạo có khả chống lại xâm nhiễm yếu tố gây bệnh tương ứng d) Nguyên tắc Sử dụng vacxin phải đảm bảo nguyên tắc: Tiêm chủng phạm vi rộng, đạt tỷ lệ cao Đúng đối tượng, liều lượng Đúng lúc; khoảng cách lần tiêm chủng; tiêm chủng nhắc lại thời gian Nắm vững phương pháp phịng xử trí phản ứng khơng mong muốn tiêm chủng Bảo quản vacxin quy định Page Hình Tiêm chủng vaccin Đặc tính vaccin Vacxin phải đảm bảo đặc tính là: - Tính sinh miễn dịch hay tính mẫn cảm Đó khả gây đáp ứng miễn dịch dịch thể tế bào hay hai Tính sinh miễn dịch phụ thuộc vào kháng ngun thể nhận kích thích Có nghĩa phụ thuộc vào tính lạ kháng nguyên, đường đưa kháng nguyên địa cá thể động vật - Tính kháng nguyên hay tính sinh kháng thể Một vacxin đưa vào thể phải có khả kích thích thể sinh kháng thể Các yếu tố gây bệnh có nhiều Epitop khác Trong có Epitop nhỏ (Hapten) khơng có tính sinh kháng thể để ngun Muốn chúng sinh kháng thể chống lại mầm bệnh cần đổi chúng thành có tính kháng ngun, thường kết hợp chúng với protein mang tải vơ hại - Tính hiệu lực Tính hiệu lực nói lên khả bảo hộ động vật sau sử dụng vacxin Một vacxin đưa vào thể, nhiều kháng thể tạo khơng phải loại có hiệu lực tức tiêu diệt yếu tố gây bệnh Do yếu tố gây bệnh có Page nhiều kháng nguyên khác nên bào chế vacxin trước tiên phải cho đáp ứng miễn dịch chống lại nhóm quy định kháng nguyên thiết yếu, nghĩa đánh vào yếu tố gây bệnh bị tiêu diệt chí khơng cịn khả sinh hại Vì thế, nghiên cứu sản xuất vacxin người ta có cố gắng phân lập kháng nguyên hay nhóm quy định kháng nguyên thiết yếu để làm cho vacxin khiết tiến tới tổng hợp chúng Ví dụ: virus Gumboro protein VP2 kháng nguyên thiết yếu; với virus cúm gia cầm kháng nguyên H N thiết yếu; virus viêm gan B kháng nguyên bề mặt HBS thiết yếu Tính hiệu lực hay khả bảo vệ vacxin đánh giá qua thực nghiệm, chủ yếu phải đánh giá thực địa sau tiêm chủng cá thể mức độ miễn dịch quần thể, thơng qua hàm lượng kháng thể trung bình huyết tỷ lệ bảo hộ quần thể - Trên động vật thí nghiệm: Đánh giá mức độ đáp ứng miễn dịch sau tiêm chủng vacxin đánh giá hiệu lực bảo hộ động vật qua thử thách cường độc - Thử nghiệm thực địa: Vacxin tiêm chủng cho quần thể động vật, theo dõi thống kê phản ứng phụ, đánh giá khả bảo hộ mùa dịch tới đồng thời tiến hành thử thách cường độc nhóm ngẫu nhiên quần thể Vacxin có hiệu lực vacxin gây miễn dịch mức độ cao bảo vệ thể động vật lâu bền Tuy nhiên, hiệu lực vacxin phụ thuộc vào nhiều yếu tố bảo quản, vận chuyển kỹ thuật tiêm phịng Vì vậy, người ta xây dựng môn khoa học gọi vacxin học (vacxinology) mà mục đích nghiên cứu biện pháp từ lúc sản xuất đến lúc tiêu dùng để tăng tính hiệu lực vacxin - Tính an tồn Đây đặc tính quan trọng Sau sản xuất vacxin phải quan kiểm định nhà nước kiểm tra chặt chẽ mặt vô trùng, khiết vô độc - Vô trùng: Không nhiễm vi sinh vật khác - Thuần khiết: Không lẫn thành phần kháng nguyên khác gây phản ứng phụ - Vô độc: Liều sử dụng phải thấp nhiều so với liều gây độc Page Sau sản xuất, vacxin phải thử tính an tồn qua nhiều bước thử phịng thí nghiệm, thực địa, thử quy mô nhỏ đại trà Tần suất mức độ nặng nhẹ phản ứng phụ có phải xác định trước đem dùng phải theo dõi cẩn thận Hình Vắc-xin giúp thể sản sinh kháng thể chống lại xâm nhập vi khuẩn, virut Thành phần vaccin Vacxin bao gồm hai thành phần kháng nguyên chất bổ trợ a Kháng nguyên Trước kháng nguyên coi chất lạ có chất protein, đưa vào thể kích thích thể sản sinh kháng thể đặc hiệu kháng thể đặc hiệu trung hồ kháng ngun Ngày nghiên cứu đáp ứng miễn dịch thể người ta thấy thể nhận kháng nguyên không sản sinh kháng thể đặc hiệu (đáp ứng miễn dịch dịch thể) mà tạo lớp tế bào mẫn cảm Tế bào có khả tạo phản ứng với kháng nguyên (miễn dịch tế bào) Vì vậy, kháng nguyên hiểu chất đưa vào thể kích thích thể sản sinh kháng thể dịch thể tế bào mẫn cảm đặc hiệu chống lại xâm nhập gây bệnh mầm bệnh Khả kích thích sinh miễn dịch dịch thể miễn dịch tế bào kháng nguyên gọi tính kháng nguyên Page 10 Vacxin sống loại vacxin sản xuất nhờ chủng virus hay vi khuẩn sống, khơng có tính gây bệnh cho động vật tiêm phịng nh ưng có khả gây đáp ứng miễn dịch mạnh, chúng nhân lên thể vật chủ tiếp tục tạo kích thích kháng nguyên khoảng thời gian Vacxin sống bao gồm: vacxin nguyên độc, vacxin vô độc vacxin nhược độc * Vacxin nguyên độc: Dùng chủng virus nguyên độc có quan hệ từ lồi động vật khác Ví dụ: Dùng virus đậu bò làm vacxin phòng bệnh đậu người Đưa vào thể virus có độc lực giảm phần độc lực theo đường thực nghiệm: Độc lực virus giảm chúng đưa vào thể theo đường thực nghiệm (không giống xâm nhập chúng tự nhiên) Ví dụ: Tiêm phòng hội chứng viêm phổi người adenovirus sống * Vacxin vô độc (vacxin nhược độc tự nhiên): sản xuất từ chủng vi sinh vật vô độc phân lập tự nhiên * Vacxin nhược độc hóa: sản xuất từ chủng vi sinh vật sống có độc lực yếu, khơng có khả gây bệnh cho động vật tiêm chủng Các chủng vi sinh vật làm giảm độc lực phương pháp: vật lý, hóa học, sinh vật học công nghệ gen - Phương pháp làm giảm độc vi sinh vật: Giảm độc nhiệt độ: Vi sinh vật gây bệnh thường nhậy cảm với yếu tố nhiệt độ, nuôi cấy chúng nhiệt độ không phù hợp, vi sinh vật giảm độc lực giữ tính kháng nguyên Giảm độc yếu tố hóa học Ví dụ: Vacxin BCG (Bacterium Calmette Guerin) chủng trực khuẩn lao bò M.T bovinus có độc lực cao, ni cấy mơi trường có mật bò 13 năm sau 230 lần cấy chuyển, vi khuẩn khơng cịn độc, sử dụng để sản xuất vacxin BCG Giảm độc phương pháp sinh vật học Đây phương pháp giảm độc vi sinh vật cổ điển, phần lớn vacxin virus sử dụng cho người, động vật sản xuất theo phương pháp Người ta cấy chuyển sinh vật nhiều đời qua mơi trường cảm thụ (động vật thí nghiệm môi trường nuôi tế bào phôi gia cầm) Vi sinh vật không đủ điều kiện để thực đầy đủ chu kỳ sống nên thay đổi hệ gen để thích nghi với điều kiện sống mới, vi sinh vật thay đổi độc lực khả gây bệnh Page 17 Ưu điểm vacxin sống: - Tạo miễn dịch nhanh, mạnh, miễn dịch tồn lâu bền vi sinh vật có khả nhân lên tồn lâu thể tiêm chủng - Tạo miễn dịch tế bào cao so với vacxin chết - Có thể dùng can thiệp trực tiếp vào ổ dịch - Liều lượng ít, dễ tiêm chủng Nhược điểm: - Mức độ an toàn thấp đột biến dẫn đến trở lại cường độc - Tạp nhiễm virus nuôi cấy tế bào; ví dụ: tế bào thận khỉ tạp nhiễm với SV40 (Simianvirus) - Khó bảo quản, chi phí lớn - Không sử dụng cho động vật mang thai - Khơng dùng cho vùng an tồn dịch Bảng 1: So sánh loại vaccin Vacxin đơn vị Vacxin đơn vị vacxin sản xuất chứa kháng nguyên tương đối tinh khiết phân lập từ virus hay vi khuẩn sinh bệnh Đầu tiên vacxin chống độc tố Một số vi khuẩn gây bệnh độc tố Cl.tetani, Corynebacterium diphtheria, người ta nuôi cấy vi khuẩn, chiết tách độc tố, giải độc yếu tố hóa học vật lý theo nguyên lý vacxin chết Các độc tố hoạt tính gọi giải độc tố (anatoxin) dùng làm vacxin Page 18 Phẩy khuẩn tả gây bệnh nhờ Enterotoxin, độc tố gồm đơn vị A độc đơn vị B không độc, B lại có khả sinh kháng thể bảo vệ nên người ta nuôi vi khuẩn, tinh lọc Enterotoxin, tách đơn vị B dùng làm vacxin chống bệnh thổ tả Cần lưu ý việc tăng độ tinh khiết dẫn đến tính sinh miễn dịch bị enzym phá hủy trước kích thích miễn dịch Vì loại vacxin địi hỏi phải có chất mang hay chất bổ trợ, ví dụ muối nhơm Vacxin đơn vị có mức độ tinh khiết toàn vi sinh vật tính mẫn cảm, tính sinh kháng thể tính hiệu lực cao Vacxin hệ sản xuất công nghệ gen - Khái niệm Những tiến khoa học kỹ thuật lĩnh vực vi sinh vật, miễn dịch học, sinh hóa protein, đặc biệt kỹ thuật gen học công nghệ sinh học phân tử mở hướng ứng dụng nghiên cứu sản xuất loại hình vacxin công nghệ gen Những loại vacxin tạo phương pháp gọi vacxin hệ nhằm phân biệt với loại vacxin có nghiên cứu sản xuất phương pháp công nghệ truyền thống Một vacxin gọi vacxin hệ phải thành phẩm quy trình có can thiệp, sử dụng, thao tác công nghệ gen Hiện nay, nhiều loại vacxin hệ đưa vào sử dụng có hiệu quả, góp phần vào việc phòng chống bệnh tật cho người động vật - Nguyên lý Trong loại vacxin, yếu tố định tính sinh miễn dịch thành phần protein đặc biệt có bề mặt vi sinh vật gây bệnh Thành phần protein gọi kháng nguyên gen hay số gen có hệ gen vi sinh vật gây bệnh định tổng hợp nên Những gen chịu trách nhiệm việc tổng hợp (hay sản xuất) protein kháng nguyên gọi gen kháng nguyên Nếu tách gen kháng nguyên khỏi vật liệu di truyền vi sinh vật ghép vào hệ thống plasmid vector thích ứng gen kháng ngun hoạt động tồn hệ gen vi sinh vật chủ phân tử protein kháng nguyên tổng hợp có chức cũ, tức có tính sinh miễn dịch Chế phẩm protein kháng nguyên tạo gọi vacxin tái tổ hợp gen hay vacxin hệ - vacxin công nghệ gen - Phân loại Page 19 Vacxin hệ có nhiều loại Căn vào nguồn kháng nguyên nhân lên hay không nhân lên thể động vật, người ta chia vacxin hệ làm loại: Vacxin có kháng nguyên sống nhân lên bao gồm: Vacxin tái tổ hợp có vector dẫn truyền Loại vacxin chứa thành phần chính: - Đoạn ADN chứa gen mã hóa cho kháng ngun tách từ vi sinh vật gây bệnh - Hệ gen vector dẫn truyền Người ta tách rời gen kháng nguyên từ vi sinh vật gây bệnh ghép vào hệ gen vector dẫn truyền plasmid hay vi sinh vật đưa vào vật chủ Là vi sinh vật sống nên gây nhiễm, chúng nhân lên nguồn gen kháng nguyên sản phẩm gen kháng nguyên protein kháng nguyên sản xuất tạo miễn dịch lâu bền cho thể * Các vector dẫn truyền: Hiện vector dẫn truyền chọn thường sinh vật (vi khuẩn, virus, nấm men, thực vật) thơng dụng nhân lên nhiều loài động vật đư ợc làm giảm độc vơ độc kỹ thuật gen Ví dụ vi khuẩn Salmonella typhimurium: loại vi khuẩn khơng độc chọn làm vector dẫn truyền có ưu điểm: - Dễ sử dụng qua đường tiêu hóa - Có thể tồn nhân lên tổ chức lympho đường tiêu hóa, cung cấp protein kháng nguyên bền vững để gây đáp ứng miễn dịch toàn diện: dịch thể, tế bào miễn dịch cục - Việc nuôi cấy vi khuẩn tái tổ hợp gen dễ thực thời gian sản xuất rút ngắn Hiện Salmonella typhimurium sử dụng phổ biến làm vector dẫn truyền để sản xuất vacxin: cúm, viêm gan B, sốt xuất huyết, thổ tả, liên cầu khuẩn, ký sinh trùng sốt rét Ngoài Salmonella typhimurium, người ta sử dụng vi khuẩn E.coli số loài nấm men Pichia pastoris Sacharomyces cerevisiae làm vector dẫn truyền + Virus đậu bò vaccinia: Virus vaccinia thuộc nhóm Orthopoxvirus đư ợc sử dụng thời kỳ dài làm vacxin phòng bệnh đậu mùa (small fox) Hệ gen vaccinia có 200.000 nucleotit có khả tiếp nhận nhiều gen ngoại lai có độ dài 25.000 nucleotit vector lý tưởng để sản xuất vacxin đa giá Mặt khác virus vaccinia có khả gây nhiễm vào nhiều loại vật chủ khơng gây bệnh, vậy, nhân lên nhiều loại tế bào ni cấy, chí nhiều dịng tế bào mà Page 20 chúng khơng hồn thiện chu trình nhân lên khơng bị dung bào nên thuận tiện để làm vector Virus vaccinia tái tổ hợp biểu gen kháng nguyên sớm sản xuất protein kháng nguyên gây đáp ứng miễn dịch toàn diện Các vacxin sử dụng virus vaccinia làm vector dẫn truyền như: - Vacxin ND với gen mã hóa kháng nguyên F - Vacxin cúm với gen mã hóa kháng nguyên H N - Vacxin viêm gan B với gen mã hóa bề mặt HBS - Ag (Hepatitis B surface Antigen) Vacxin axit nucleic (vacxin ADN) Đây vacxin có thành phần ADN plasmid tái tổ hợp chứa gen kháng nguyên Gen mã hóa cho kháng nguyên vi sinh vật gây bệnh tạo dòng gắn vào plasmid Đưa plasmid tái tổ hợp vào thể cách vi tiêm súng bắn gen Vacxin thường tiêm vào thể để đưa gen trực tiếp vào số tế bào Khi vào tế bào, ADN plasmid tái tổ hợp nhân lên, protein kháng nguyên sản sinh trực tiếp tế bào vật chủ, chúng kích thích thể sản sinh miễn dịch Ưu điểm vacxin ADN: - Gen kháng nguyên biểu thị mạnh, thời gian sản xuất kháng nguyên lâu tạo miễn dịch mạnh lâu bền nên không cần tiêm nhắc lại - Vacxin ADN an tồn gen độc loại trừ, hiệu lực ổn định, dễ bảo quản, thuận tiện cho việc sử dụng, có ý nghĩa kinh tế - Tạo miễn dịch tốt thể bị suy giảm miễn dịch thể suy nhược - Có thể thiết kế vacxin đa giá plasmid gắn nhiều gen mã hóa trộn nhiều loại plasmid có chứa ADN mã hóa cho loại protein kháng nguyên khác mà hỗn hợp vacxin ADN không bị ảnh hưởng lẫn nhau, đơn giản hóa tiến trình tiêm chủng Nhược điểm: Thực nghiệm cho thấy đưa vacxin ADN vào thể động vật, phân bố ADN vacxin tế bào không đạt mức tối đa Mặt khác, ADN vacxin hòa nhập vào hệ gen động vật chủ gây hậu di truyền hệ có Page 21 thể đột biến tế bào gây ung thư ức chế hoạt động gen chống ung thư, gây biến đổi tế bào dẫn đến trạng thái tự miễn dịch Vacxin ADN thuộc hệ nhất, coi loại vacxin có triển vọng lớn Hiện vacxin nghiên cứu thử nghiệm động vật như: Vacxin ADN chứa gen HBsAg Vacxin ADN chứa gen kháng nguyên chủ yếu HIV Vacxin ADN chứa gen H N chống cúm Hình Mơ qui trình tạo vaccin tái tổ hợp vector dẫn truyền Sơ đồ tổng kết loại vaccin Công nghệ sản xuất vaccin Page 22 Các cơng nghệ mói sản xuất vaccin góp phân quan trọng q trình phịng chống bệnh tật cho người Sự bùng nổ công nghệ tái tổ hợp AND, tinh khiết đại phân tử, sinh hóa học protein… tạo nhiều ứng dụng sản xuất loại vaccin đặc hiệu cho nhiều loại bệnh mà y học tưởng bó tay (Viêm gan B, Viêm não Nhật Bản, ….) khoảng hai thập kỉ cuối thiên niên kỷ thứ hai có bùng nổ số lượng vấn đề kỹ thuật sản xuất vaccin Có phát triển tiến nhanh chóng nhiều lĩnh vực, bao gơm sinh học phân tử, công nghệ tái tổ hợp DNA (rDNA), sinh hóa học protin, hóa học polysaccharit, sinh hóa học phân tích, tinh khiết đại phân tử, virus học, vi khuẩn học, huyết học miễn dịch học Một vài ứng dụng sớm công nghệ dành cho vaccin có, với mục đích để tăng số lượng sản xuất (như vaccin Viêm gan B) để có an tồn (như vaccin Ho gà) Tuy nhiên, phần lớn ứng dụng hướng vào việc phát triển vaccin mà từ trước đến chưa làm Các công nghệ mở rộng sang lĩnh vực khác thay đổi sinh lý học (thụ tinh), dị ứng, ung thư, điều trị miễn dịch hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải Lĩnh vực Cơng nghệ Hóa sinh Cấu trúc Áp dụng Nhận biết kháng nguyên protein cacbonhydra Tách kháng nguyên t Xác định độ dao động biểu bì Miễn dịch Kháng thể Nhận dạng tách kháng nguyên đơn dòng Tá chất Điều hịa Tính miễn dịch phân tử miễn dịch Khám phá miễn dịch niêm mạc bệnh đường ruột Page 23 Di truyền AND tái tổ Nhận biết kháng nguyên hợp Tách kháng nguyên Tổng hợp kháng nguyên Loại trừ đột biến Loại trừ động lực Hóa sinh Tổng hợp Nhận biết peptid peptid Tổng hợp peptid Các hướng phát triển vaccin - Sử dụng phụ gia (adjuvant) mới, nhằm gây loại đáp ứng miễn dịch mong muốn Thí dụ, chất nhơm phooootphat oligonucleotit chứa CpG demetyl hóa đưa vào vaccin khiến đáp ứng miễn dịch phát triển theo hướng dịch thể (tạo kháng - thể) thay tế bào Vaccin polypeptit: tăng cương tính sinh miễn dịch nhờ liên kết tốt với phân tử MHC: peptit nhân tạo ½ giống virut, ½ gắn MHC; đoạn peptit mơ - định kháng nguyên (epitop) Anti-idiotyp: idiotyp cấu trúc khơng gian kháng thể vị trí gắn kháng nguyên, đặc hiệu với kháng nguyên tương ứng Anti-idiotyp kháng thể đặc hiệu idiotyp, anti-idiotyp xét mặt đặc hiệu lại tương tự với kháng nguyên Vậy, thay dùng kháng nguyên X làm vaccin, người ta dùng idiotyp anti- - anti-X Vaccin DNA: DNA tác nhân gây bệnh biểu tế bào người chủng ngừa Lợi DNA rẻ, bền, dễ sản xuất số lượng lớn nên thích hợp cho chương trình tiêm chủng rộng rãi Ngồi ra, vaccin DNA cịn giúp định hướng miễn dịch: tác nhân gây bệnh ngoại bào trình diện qua MHC loại II, dẫn đến đáp ứng CD4 (dịch thể tế bào) Khi kháng nguyên tác nhân Page 24 thể người biểu hiện, trình diện qua MHC loại I, lúc đáp ứng miễn dịch tế bào qua CD8 kích thích Tuy nhiên, phương pháp dao hai lưỡi bỡi lẽ tế bào mang DNA lạ có nguy bị nhận diện “khơng ta” - sinh bệnh tự miễn Sử dụng vector – dùng virut protein “tải” “cộng hợp” kháng nguyên B GIỚI THIỆU QUI TRÌNH SẢN XUẤT VACCIN Quy trình sản xuất vacxin tái tổ hợp(VD: vacxin cúm) • Bước 1:Thu nhận mẫu bệnh thơng tin tình hình dịch tễ bệnh cúm • Bước 2: Chẩn đốn, phân lập virus phân tích sơ • Bước 3: Sản xuất kháng huyết • Bước 4: Phân tích đặc điểm di truyền kháng ngun • Bước 5: Đánh giá chọn virus làm vaccine • Bước 6: Tái tổ hợp virus cúm kỹ thuật di truyền ngược • Bước 7: Xác định đặc điểm kháng nguyên di truyền chủng tái tổ hợp • Bước 8: Đánh giá đặc tính phát triển virus tái tổ hợp • Bước 9:Chuẩn bị hố chất cho vaccine bất hoạt Kỹ thuật cho phép gene (mã hóa cho protein NP, PA, PB1, PB2, M, NS) virus cúm A/Puerto Rico/8/34 (thường gọi PR8) kết hợp với gene mã hóa cho protein HA NA (của chủng khuyến cáo làm vaccine) làm giảm độc lực tạo chủng virus mang đặc điểm kháng nguyên HA NA cho hiệu nhanh cao Page 25 Page 26 C KẾT LUẬN Lợi ích Trong kỷ qua vaccin góp phần đẩy lùi nhiều bệnh tật giảm tỉ lệ tử vong cho người Trung bình năm, tiêm chủng cứu sống khoảng triệu người toàn Thế Giới, khống chế loại trừ nhiều bệnh sinh mà người chưa có vaccin phịng chống Lợi ích tiêm chủng vaccin cho cộng đồng nhiều thập kỷ qua giới công nhận Ở Việt Nam dự án tiêm chủng mở rộng quốc gia triển khai 10 loại vaccin, hai thập kỉ qua giảm đáng kể tỷ lệ mắc tử vong bệnh truyền nhiễm ho gà, bạch hầu, thương hàn, lao Hình : Chương trình tiêm chủng mở rộng LỨA TUỔI Từ sơ sinh (càng sớm tốt) LOẠI VACXIN PHÒNG BỆNH Lao (BCG) LỊCH TIÊM Mũi 1: Có thể nhắc lại sau năm Page 27 Viêm gan B (Hepatitis B) Mũi Bại liệt (Poliomyelitis) Bại liệt sơ sinh tháng tuổi Viêm gan B Mũi 2 tháng tuổi Bạch hầu, ho gà, uốn ván, bại liệt Mũi (Diphtheria, pertussis, tetanus, polio) tháng tuổi tháng tuổi tháng tuổi Viêm màng não mủ, viêm họng, viêm PQ, viêm phổi… trực khuẩn H.influenza týp b Mũi Viêm gan B Mũi (Một năm sau nhắc lại mũi năm sau nhắc lại mũi 5) Bạch hầu, ho gà, uốn ván, bại liệt Mũi Viêm màng não mủ, viêm họng, viêm PQ, viêm phổi…do trực khuẩn H.influenza týp b Mũi Bạch hầu, ho gà, uốn ván, bại liệt Mũi (nhắc lại sau năm) Viêm màng não mủ, viêm họng, viêm PQ, viêm phổi…do trực khuẩn H.influenza týp b Mũi (nhắc lại sau năm) Vacxin phối hợp sởi, quai bị, rubella (MMR) Tiêm mũi, 4-6 năm sau tiêm nhắc lại (Khi cần thiết nhắc lại sau 15 tháng) Page 28 Thủy đậu (Varicella) Tiêm mũi (9 tháng – 12 tuổi) Nếu 12 tuổi: tiêm mũi (cách – tuần) (Japanese B encephalitis) Tiêm mũi (2 mũi đầu cách 1-2 tuần mũi sau năm) 15 tháng tuổi Vacxin phối hợp sởi, quai bị, rubella (vacxin MMR) Tiêm mũi (nhắc lại sau 4-5 năm) 18 tháng người lớn Viêm màng não não mô cầu Tiêm mũi (vacxin A+C meningoencephalitis) (Cứ năm tiêm nhắc lại lần theo định có dịch) Viêm gan A Tiêm mũi (Hepatitis A) = Vacxin Avaxim Từ 2-15 tuổi: khoảng cách mũi tháng 12 tháng tuổi 24 tháng tuổi người lớn Viêm não Nhật Bản B Trên 15 tuổi: khoảng cách mũi 6-12 tháng 36 tháng người lớn Viêm phổi, viêm màng não mủ Tiêm mũi phế cầu khuẩn = vacxin Pneumo 23 (Cứ năm nhắc lại lần) Thương hàn (Typhoid) = vacxin Typhim Vi Tiêm mũi Cứ năm nhắc lại lần Vacxin Cúm = vacxin Vaxigrip 35 tháng tuổi – người lớn Vacxin tiêm năm 01 lần, đặc biệt người có nguy mắc biến chứng bệnh cúm Có thể dùng cho phụ nữ cho bú 01 liều = 0.5 ml/mỗi năm 06 tháng – 35 tháng tuổi Page 29 01 liều năm = 0.25ml/mỗi (trẻ tuổi: chưa mắc cúm chưa tiêm chủng phải tiêm liều thứ sau tuần) Khoa học ngày phát triển lĩnh vực vi sinh vật học, miễn dịch học, sinh học phân tử, di truyền học, hóa học, vật lý, tin học công nghệ nano hỗ trợ cho cơng tìm kiếm vaccin an tồn cơng hiệu Vaccin học tiếp cận sang nhiều lĩnh vực bệnh dị ứng, bệnh xã hội học, bệnh nan y ( ung thư, HIV/ADIS ), bệnh ký sinh trùng sốt rét đạt nhiều thành đáng kể Những thách thức a) Tính an tồn: phản ứng phụ khơng an tồn vaccin cho người tiêm mặt trái, gây cản trở lớn cho cơng tác vận động tiêm chủng b) Chi phí: Việc đầu tư sản xuất vaccin tốn c) Nhiều bệnh xuất chưa có vaccin: Một số bệnh truyền nhiễm HIV/ADIS, bò điên, sốt xuất huyết, cúm gà….là thách thức lớn cho giới khoa học nhà quản lý y tế nước Tiêm chủng lựa chọn đắn, cần miễn dịch để bảo vệ cộng đồng, tiêm chủng tiêu diệt mầm bệnh, bảo vệ không hệ mà cho hệ tiếp nối Page 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Giáo trình miễn dịch học 2) Nhập môn công nghệ sinh học 3) Miển dịch học ứng dụng_Nguyễn Bá Hiên Page 31 ... từ vi sinh vật ký sinh trùng dùng để phòng bệnh mà cònđư ợc làm từ vật liệu sinh học khác (không vi sinh vật) dùng với mục đích khơng phịng b ệnh Ví dụ: vacxin chống khối u làm từ tế bào sinh. .. khiết toàn vi sinh vật tính mẫn cảm, tính sinh kháng thể tính hiệu lực cao Vacxin hệ sản xuất công nghệ gen - Khái niệm Những tiến khoa học kỹ thuật lĩnh vực vi sinh vật, miễn dịch học, sinh hóa protein,... xuất từ chủng vi sinh vật sống có độc lực yếu, khơng có khả gây bệnh cho động vật tiêm chủng Các chủng vi sinh vật làm giảm độc lực phương pháp: vật lý, hóa học, sinh vật học công nghệ gen - Phương